RU101596U1

RU101596U1 - LINEAR ELECTRIC GENERATOR

Info

Publication number: RU101596U1
Application number: RU2010132240/07U
Authority: RU
Inventors: Геннадий Фёдорович Афанасьев; Татьяна Владимировна Афанасьева
Priority date: 2010-07-30
Filing date: 2010-07-30
Publication date: 2011-01-20

Abstract

1. Линейный электрический генератор, содержащий корпус из магнитомягкого железа, первый каркас из немагнитного материала с расположенными на нем в ряд внешними кольцевыми индуктивными катушками, разделенными щечками, генерирующий магнитный сердечник с осью из немагнитного материала и размещенными на ней как минимум двумя кольцевыми постоянными магнитами с осевой намагниченностью, расположенными навстречу друг другу одноименными полюсами с зазором, установленный с возможностью челночного перемещения внутри первого каркаса с внешними кольцевыми индуктивными катушками, число которых на единицу меньше числа кольцевых постоянных магнитов, отличающийся тем, что ось генерирующего магнитного сердечника выполнена в виде тонкостенной трубки из диамагнетика, внутри которого помещен с возможностью свободного перемещения второй каркас из немагнитного материала с расположенными на нем внутренними кольцевыми индуктивными катушками, разделенными щечками, который размещен внутри оси генерирующего магнитного сердечника на ярме из магнитомягкого железа, торцы которого с помощью поперечных крепежных планок, проходящих через продольные пазы в стенках оси генерирующего магнитного сердечника, крепятся на торцевых крышках с обеих сторон корпуса. ! 2. Генератор по п.1, отличающийся тем, что число внешних кольцевых индуктивных катушек, установленных на первом каркасе, равно числу внутренних кольцевых индуктивных катушек, установленных на втором каркасе, причем внутренние и внешние кольцевые индуктивные катушки расположены в перпендикулярно секущих плоскостях попарно, одна над другой. ! 3. Генератор по п.1, отличающ 1. A linear electric generator comprising a casing of soft magnetic iron, a first frame of non-magnetic material with external ring inductive coils located on it in a row, separated by cheeks, generating a magnetic core with an axis of non-magnetic material and placed on it by at least two ring permanent magnets with axial magnetization, opposite each other with the same poles with a gap, installed with the possibility of shuttle movement inside the first frame with an external and ring inductive coils, the number of which is one less than the number of ring permanent magnets, characterized in that the axis of the generating magnetic core is made in the form of a thin-walled tube made of a diamagnet, inside which a second frame made of non-magnetic material is placed with free movement with internal ring inductive coils separated by cheeks, which is placed inside the axis of the generating magnetic core on a yoke of soft magnetic iron, the ends of which schyu transverse fastening straps passing through longitudinal slots in the walls of the generating axis of the magnetic core, are attached to end caps on both sides of the body. ! 2. The generator according to claim 1, characterized in that the number of external ring inductive coils installed on the first frame is equal to the number of internal ring inductive coils installed on the second frame, the inner and outer ring inductive coils being arranged in pairs perpendicular to the cutting planes, one over the other. ! 3. The generator according to claim 1, featuring

Description

Полезная модель относится к преобразователям энергии на постоянных магнитах, предназначена для использования в энергетических установках, в радиотехнике, приборостроении и других отраслях техники.The utility model relates to permanent magnet energy converters, intended for use in power plants, in radio engineering, instrument making and other branches of technology.

Известно устройство, работающее на основе преобразования энергии магнитного поля, движущихся возвратно-поступательно внутри каркаса с кольцевыми индуктивными катушками, кольцевых постоянных магнитов с осевой намагниченностью и расположенными на оси из немагнитного материала на встречу друг другу одноименными полюсами, содержащее, как и предлагаемое устройство, корпус и смонтированную в нем электромагнитную систему с несколькими, расположенными на общем каркасе в ряд, кольцевыми индуктивными катушками, как минимум, два кольцевых постоянных магнита с осевой намагниченностью. В известном устройстве использованы кольцевые индуктивные катушки, расположенные с внешней стороны магнитной системы из кольцевых постоянных магнитов (см. патент на полезную модель RU №82958 U1, опубликованный 10.05.09 Бюл. №13), прототип.A device is known that operates on the basis of the conversion of magnetic field energy moving back and forth inside a frame with ring inductive coils, ring permanent magnets with axial magnetization and poles located on the axis of non-magnetic material to meet each other, containing, like the proposed device, a housing and an electromagnetic system mounted in it with several ring inductive coils arranged on a common frame in a row, at least two ring circuits thawed magnet with axial magnetization. In the known device utilized annular inductive coil disposed on the outer side of the magnetic system of annular permanent magnets (see. The utility model patent RU №82958 U1, published 10.05.09 Bulletin. №13), a prototype.

Недостатком прототипа является малый КПД преобразования энергии, обусловленный тем, что энергия магнитного потока кольцевых постоянных магнитов, замыкающегося через центральное отверстие, не участвует в преобразовании и представляет собой часть потерь.The disadvantage of the prototype is the low efficiency of energy conversion, due to the fact that the energy of the magnetic flux of permanent permanent magnets, which closes through the central hole, is not involved in the conversion and represents a part of the losses.

Технический результат заключается в повышении КПД преобразования энергии и повышении выходной мощности генератора за счет использования при преобразовании энергии магнитного поля магнитного потока, замыкающегося между полюсами, как с внешней стороны кольцевых постоянных магнитов, так и внутри их центральных отверстий.The technical result is to increase the energy conversion efficiency and increasing the power output by the use in the conversion of energy of the magnetic field of the magnetic flux-closing between the poles as the outside of the annular permanent magnets and within their central openings.

Технический результат достигается тем, что линейный электрический генератор содержит корпус из магнитомягкого железа, первый каркас из немагнитного материала с расположенными на нем в ряд внешними кольцевыми индуктивными катушками, разделенными щечками, генерирующий магнитный сердечник с осью из немагнитного материала и размещенными на ней, как минимум, двумя постоянными магнитами с осевой намагниченностью, расположенными на встречу друг другу одноименными полюсами с зазором, установленный с возможностью челночного перемещения внутри первого каркаса с внешними кольцевыми катушками, число которых на единицу меньше числа кольцевых постоянных магнитов. Ось генерирующего магнитного сердечника выполнена в виде тонкостенной трубки из диамагнетика, внутри которого помещен с возможностью свободного перемещения второй каркас из немагнитного материала с расположенными на нем внутренними кольцевыми индуктивными катушками, разделенными щечками, который размещен внутри оси генерирующего магнитного сердечника на ярме из магнитомягкого железа, торцы которого с помощью поперечных крепежных планок, проходящих через продольные пазы в стенках оси генерирующего магнитного сердечника, крепятся на торцевых крышках с обеих сторон корпуса. Число внешних кольцевых индуктивных катушек, установленных на первом каркасе, равно числу внутренних кольцевых индуктивных катушек, установленных на втором каркасе, причем, внутренние и внешние кольцевые индуктивные катушки расположены в перпендикулярно секущих плоскостях попарно, одна над другой. Относительные размеры упомянутых составных элементов находятся в следующих пределах: высота каждого кольцевого постоянного магнита составляет (0,2÷0,4) от его внешнего диаметра; величина зазора между одноименными полюсами кольцевых постоянных магнитов составляет (0,5÷1) от их высоты; длина каждой кольцевой катушки равна сумме величины зазора между кольцевыми постоянными магнитами и величины высоты кольцевого постоянного магнита; величина зазора между внутренней поверхностью первого каркаса и внешней образующей кольцевых постоянных магнитов и величина зазора между внутренней поверхностью оси генерирующего магнитного сердечника и внешней поверхностью второго каркаса должна быть минимальной и позволяющей свободное возвратно-поступательное перемещение генерирующего магнитного сердечника; высота намотки провода каждой из кольцевых индуктивностых катушек не должна превышать высоту щечек каждого из соответствующих каркасов; величина хода генерирующего магнитного сердечника, без выхода крайних кольцевых индуктивных катушек из магнитного поля над крайними зазорами между кольцевыми постоянными магнитами, не более высоты кольцевого постоянного магнита.The technical result is achieved by the fact that the linear electric generator comprises a casing of soft magnetic iron, a first frame of non-magnetic material with external ring inductive coils located on it in a row, separated by cheeks, generating a magnetic core with an axis of non-magnetic material and placed on it, at least two permanent magnets with axial magnetization, arranged to meet each other with the same poles with a gap, installed with the possibility of shuttle movement inside the first three frames with external ring coils, the number of which is one less than the number of ring permanent magnets. The axis of the generating magnetic core is made in the form of a thin-walled tube made of a diamagnet, inside which a second skeleton of non-magnetic material is placed with the possibility of free movement with internal ring induction coils separated by cheeks, which is located inside the axis of the generating magnetic core on a soft magnetic iron yoke, the ends which, with the help of transverse mounting plates passing through the longitudinal grooves in the walls of the axis of the generating magnetic core, are fastened and end caps on both sides of the body. The number of external annular inductive coils mounted on the first frame, equal to the number of internal annular inductive coils mounted on the second frame, wherein the internal and external annular induction coils are arranged in perpendicular planes intersecting in pairs, one above the other. The relative dimensions of the mentioned constituent elements are in the following limits: the height of each annular permanent magnet is (0.2 ÷ 0.4) from its outer diameter; the gap between the same poles of the ring permanent magnets is (0.5 ÷ 1) of their height; the length of each annular coil is equal to the sum of the gap between the annular permanent magnets and the height of the annular permanent magnet; value of clearance between the inner surface of the first frame and the outer generatrix of annular permanent magnets and the size of the gap between the inner surface of the generating axis of the magnetic core and the outer surface of the second frame to be minimum and allows free reciprocating movement generating magnetic core; the height of the wire winding of each of the ring inductance coils should not exceed the height of the cheeks of each of the corresponding frames; the magnitude of the stroke of the generating magnetic core, without the exit of the extreme ring inductive coils from the magnetic field above the extreme gaps between the ring permanent magnets, not more than the height of the ring permanent magnet.

Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, на которых изображено: на фиг.1 - конструкция линейного электрического генератора; на фиг.2 - вид конструкции линейного генератора с торца с сечением; на фиг.3 - схема соединений внешних и внутренних кольцевых индуктивных катушек; на фиг.4 - схематическое представление фрагмента линейного электрического генератора в сечении и с визуализированными силовыми магнитными линиями.The essence of the utility model is illustrated by graphic materials, which depict: figure 1 - design of a linear electric generator; figure 2 is a structural view of a linear generator from the end with a cross section; figure 3 - connection diagram of the external and internal ring inductive coils; figure 4 is a schematic representation of a fragment of a linear electric generator in cross section and with visualized magnetic lines of force.

Линейный электрический генератор (фиг.1) содержит корпус 1 из магнитомягкого железа, первый каркас 2 из немагнитного материала с расположенными на нем в ряд внешними кольцевыми индуктивными катушками 3, разделенными щечками 4, генерирующий магнитный сердечник с осью 5 из немагнитного материала и размещенными на ней, как минимум, двумя кольцевыми постоянными магнитами 6 с осевой намагниченностью, расположенными на встречу друг другу одноименными полюсами с зазором Δ, установленный с возможностью челночного перемещения внутри первого каркаса 2 с внешними кольцевыми индуктивными катушками 3, число которых на единицу меньше числа кольцевых постоянных магнитов 6. Ось 5 генерирующего магнитного сердечника выполнена в виде тонкостенной трубки из диамагнетика, внутри которого помещен, с возможностью свободного перемещения, второй каркас 7 из немагнитного материала с расположенными на нем внутренними кольцевыми индуктивными катушками 8, разделенными щечками 9, который размещен внутри оси 5 генерирующего магнитного сердечника на ярме 10 из магнитомягкого железа, торцы которого с помощью поперечных крепежных планок 11, проходящих через продольные пазы 12 в стенках оси 5 генерирующего магнитного сердечника, крепятся на торцевых крышках 13 с обеих сторон корпуса 1. Число внешних кольцевых индуктивных катушек 3, установленных на первом каркасе 2, равно числу внутренних кольцевых индуктивных катушек 8, установленных на втором каркасе 7, причем, внутренние и внешние кольцевые индуктивные катушки 3, 8 расположены в перпендикулярно секущих плоскостях попарно, одна над другой. Относительные размеры упомянутых составных элементов находятся в следующих пределах: высота h каждого кольцевого постоянного магнита 6 составляет (0,2÷0,4) от его внешнего диаметра D(h=(0,2÷0,4)D); величина зазора Δ между одноименными полюсами кольцевых постоянных магнитов 6 составляет (0,5÷1) от их высоты (Δ=h(0,5÷1)); длина L_k каждой кольцевой катушки 3,8 равна сумме величины зазора Δ между кольцевыми постоянными магнитами 6 и величины высоты h кольцевого постоянного магнита 6; величина зазора δ между внутренней поверхностью первого каркаса 2 и внешней образующей кольцевых постоянных магнитов 6 и величина зазора 8 между внутренней поверхностью оси 5 генерирующего магнитного сердечника и внешней поверхностью второго каркаса 8 должна быть минимальной и позволяющей свободное возвратно-поступательное перемещение генерирующего магнитного сердечника; высота b намотки провода каждой из кольцевых индуктивных катушек 3, 8 не должна превышать высоту щечек 4, 9 каждого из соответсвующих каркасов 2, 7; величина хода l_х генерирующего магнитного сердечника, без выхода крайних кольцевых индуктивных катушек 3,8 из магнитного поля над крайними зазорами между кольцевыми постоянными магнитами 6, не более высоты кольцевого постоянного магнита.The linear electric generator (Fig. 1) comprises a housing 1 of soft magnetic iron, a first frame 2 of non-magnetic material with external ring inductive coils 3 arranged thereon, separated by cheeks 4, generating a magnetic core with an axis 5 of non-magnetic material and placed on it at least two annular permanent magnets 6 with axial magnetization, located at the opposite poles with a gap Δ, mounted with the possibility of shuttle movement inside the first frame and 2 with external ring inductive coils 3, the number of which is one less than the number of ring permanent magnets 6. The axis 5 of the generating magnetic core is made in the form of a thin-walled tube of diamagnet, inside which is placed, with the possibility of free movement, the second frame 7 of non-magnetic material with located on it by internal ring inductive coils 8, separated by cheeks 9, which is placed inside the axis 5 of the generating magnetic core on a yoke 10 of soft magnetic iron, the ends of which by means of transverse mounting strips 11 passing through the longitudinal grooves 12 in the walls of the axis 5 of the generating magnetic core, are mounted on the end caps 13 on both sides of the housing 1. The number of external ring inductive coils 3 mounted on the first frame 2 is equal to the number of internal ring inductive coils 8 mounted on the second frame 7, moreover, the inner and outer annular inductive coils 3, 8 are arranged in perpendicular section planes in pairs, one above the other. The relative dimensions of the said constituent elements are in the following ranges: the height h of each annular permanent magnet 6 is (0.2 ÷ 0.4) of its outer diameter D (h = (0.2 ÷ 0.4) D); the gap Δ between the same poles of the ring permanent magnets 6 is (0.5 ÷ 1) of their height (Δ = h (0.5 ÷ 1)); the length L _{k of} each ring coil 3.8 is equal to the sum of the gap Δ between the ring permanent magnets 6 and the height h of the ring permanent magnet 6; the gap value δ between the inner surface of the first frame 2 and the outer generatrix of the ring permanent magnets 6 and the gap 8 between the inner surface of the axis 5 of the generating magnetic core and the outer surface of the second frame 8 should be minimal and allowing free reciprocating movement of the generating magnetic core; the height b of the wire winding of each of the ring inductive coils 3, 8 should not exceed the height of the cheeks 4, 9 of each of the respective frames 2, 7; the magnitude of the stroke l _{x of the} generating magnetic core, without the exit of the extreme ring inductive coils 3.8 from the magnetic field above the extreme gaps between the ring permanent magnets 6, not more than the height of the ring permanent magnet.

Постоянные кольцевые магниты 6 закреплены на оси 5 с помощью гаек 14, а зазор между ними установлен распорными втулками 15 из немагнитного материала. Для связи с устройством перемещения (на фиг. не показан) на концах оси 5 генерирующего магнитного сердечника установлены кольцевые наконечники 16. Для демпфирования ударных нагрузок в крайних положениях генерирующего магнитного сердечника на торцах 13 установлен демпфоры 17. Величина а продольных пазов в оси 5 больше величины l_х свободного хода генерирующего магнитного сердечника.Permanent ring magnets 6 are fixed on the axis 5 with nuts 14, and the gap between them is set by spacer sleeves 15 of non-magnetic material. For communication with the moving device (not shown in FIG.), Ring tips 16 are installed at the ends of the axis 5 of the generating magnetic core 16. For damping shock loads at the extreme positions of the generating magnetic core, dampers 17 are installed at the ends 13. The value of the longitudinal grooves in the axis 5 is greater than the value l _x freewheel of the generating magnetic core.

Схема электрического соединения выводов внешних и внутренних кольцевых индуктивных катушек приведена на фиг.3.The electrical connection diagram of the terminals of the external and internal ring inductive coils is shown in Fig.3.

В предложенной полезной модели линейного электрического генератора за счет полного использования энергии магнитных потоков над зазорами между одноименными полюсами снаружи и внутри отверстий кольцевых постоянных магнитов 6 (фиг.4) достигается более высокий коэффициент преобразования энергии по сравнению с прототипом.The proposed utility model linear electric generator due to full utilization of the energy of the magnetic fluxes over the gaps between like poles inside and outside the annular permanent magnets holes 6 (Figure 4) is achieved a higher energy conversion coefficient in comparison with the prototype.

Claims

1. A linear electric generator comprising a casing of soft magnetic iron, a first frame of non-magnetic material with external ring inductive coils located on it in a row, separated by cheeks, generating a magnetic core with an axis of non-magnetic material and placed on it by at least two ring permanent magnets with axial magnetization, opposite each other with the same poles with a gap, installed with the possibility of shuttle movement inside the first frame with an external and ring inductive coils, the number of which is one less than the number of ring permanent magnets, characterized in that the axis of the generating magnetic core is made in the form of a thin-walled tube made of a diamagnet, inside which a second frame made of non-magnetic material is placed with free movement with internal ring inductive coils separated by cheeks, which is placed inside the axis of the generating magnetic core on a yoke of soft magnetic iron, the ends of which schyu transverse fastening straps passing through longitudinal slots in the walls of the generating axis of the magnetic core, are attached to end caps on both sides of the body.

2. The generator according to claim 1, characterized in that the number of external ring inductive coils mounted on the first frame is equal to the number of internal ring inductive coils mounted on the second frame, the inner and outer ring inductive coils being arranged in pairs perpendicular to the cutting planes, one over the other.

3. The generator according to claim 1, characterized in that the relative dimensions of the said constituent elements are in the following limits: the height of each annular permanent magnet is (0.2 ÷ 0.4) from its outer diameter; the gap between the same poles of the ring permanent magnets is (0.5 ÷ 1) of their height; the length of each annular coil is equal to the sum of the gap between the annular permanent magnets and the height of the annular permanent magnet; the gap between the inner surface of the first frame and the outer generatrix of the annular permanent magnets and the gap between the inner surface of the axis of the generating magnetic core and the outer surface of the second frame should be minimal and allowing free reciprocating movement of the generating magnetic core; the height of the winding wire of each of the ring inductive coils should not exceed the height of the cheeks of each of the respective frames; the magnitude of the stroke of the generating magnetic core, without the exit of the extreme ring inductive coils from the magnetic field above the extreme gaps between the ring permanent magnets, not more than the height of the ring permanent magnet.